LoRaWAN-i veemõõtja eelised kaugseire jaoks

Maaalade paigutamise tegelikkus

Mõni aastat tagasi palus veevallutusettevõte mägises maapiirkonnas abi ühe probleemi lahendamisel. Nende arvestid olid laiali sirgunud taludel ja väikestes linnades, mida eraldasid kõrged ja sügavad orud. Nad olid proovinud lahendust põhineda mobiilside tehnoloogial, kuid katvus oli kõige paremal juhul ebakindel. Ühes orus oli signaal nii nõrk, et arvestid läksid päevadeks võrgust välja. Ettevõte oli sunnitud kaaluma tagasitoomist manuaalsele lugemisele – kulukas samm tagasi. Siis nad testisid LoRaWAN-lahendust. Ühe ainuüksi vee tornil kõrgeimas kohas paigaldatud väravaga alustasid nad saama signaale arvestidelt üle 10 kilomeetri kauguselt. Arvestid, mis olid kuudeks vaikinud, hakkasid jälle andmeid edastama. See on LoRaWAN-i reaalsus pikamaa vee-arvestite puhul.

Ulatuselise eelise mõistmine

LoRaWAN-i pikkamaa võimekus tuleneb sellest, et see kasutab alla 1 GHz raadiosagedusi. Need sagedused levivad kaugemale ja läbuvad takistusi, näiteks seinu, puusid ja hooneid, tõhusamalt kui rakenduste või Wi-Fi poolt kasutatavad kõrgemad sagedused. Avatud maapiirkondades saab üks LoRaWAN-i lüüs hõlmata kuni 15 kilomeetrit või rohkem. Tihedates linnaalades, kus on palju takistusi, on ulatus tavaliselt 2–5 kilomeetrit – ikka palju suurem kui enamikul teistel sidevahenditel. See ulatuse eelis ei ole aga mitte ainult kauguse küsimus; tegemist on katvuse usaldusväärsusega. Arvesti, mis asub võrgu ulatuse äärel, kuid ühendub siiski usaldusväärselt, on väärtuslikum kui arvesti, mis asub lüüsi lähedal, kuid mille ühendus katkeb sageli häirete tõttu.

Mida ulatus tähendab võrgu kavandamisele

Üksiku mõõteriista ulatus mõjutab otseselt võrguavaldisemise majanduslikkust ja keerukust. Kasuliku teenuse pakkuja, kes hõlmab 100 ruutkilomeetrit suurt ala rakendades rakendusbaseeritud mõõteriistu, võib olla sunnitud paigaldama kümneid kordureid või täiendavat infrastruktuuri surnud tsooni täitmiseks. LoRaWAN-i puhul võib sama ala hõlmamiseks piisata vaid mõnest hästi paigutatud väravast. Saksamaal Nürnbergis, kus elab üle poole miljoni inimese, ehitati üksainus LoRaWAN-võrk vaid 30 väravaga. Seotud säästud riistvaras, paigaldamisel ja pidevas hoolduses on olulised. Suurte masstootmiste puhul on just see tõhusus see, mis muudab ärijuhtumit elujõuliseks. Võrgu arhitektuur pakub ka paindlikkust: kasulikud teenusepakkujad saavad kasutada privaatvõrke täieliku kontrolli saamiseks või nad võivad kasutada kolmandate osapoolte pakkujate poolt pakutavaid avalikke LoRaWAN-võrke, vähendades nii oma kapitalikulusid.

Yorkshire Water'i tegevuskogemus

Üheks õpetlikumaks näiteks on Suurbritannia, kus Yorkshire Water on võtnud endale ühe suurima Euroopas nutikate veearvestite projektide. Viieaastase ajavahemiku jooksul paigaldab ettevõte 1,3 miljonit LoRaWAN-ühendustega veearvestit. Selle projekti mastaap on hämmastav ja seda ei saaks ellu viia ilma tehnoloogiata, mis suudaks hõlmata suurt ja geograafiliselt mitmekülgset piirkonda. Esialgsed tulemused näitavad pika ulatuse jälgimisvõimaluste väärtust: projekti esimeses faasis tuvastati üle 1000 kliendi poolse lekke, säästes päevas 1,22 megalitrit vett. Nende lekked oleksid jäänud manuaalse lugemissüsteemi korral kuudeks või aastaks tuvastamata. Võrgu arhitektuur ühendab laiaulatuslikku katvust tagavaid kõrgsaidaid keskmise kihi lüüsidega ja sisuliselt lahendustega, et tagada iga arvesti andmete usaldusväärne edastamine – olenemata sellest, kui sügavale see on maetud. Projektiga tegelevate inseneride jaoks ei olnud pika ulatuse võimalus lihtsalt mugavus – see oli nõue.

Kuidas kohanduv andmekiirus suurendab usaldusväärsust

Kaugus ei ole püsiv omadus; see muutub keskkonnatingimustest sõltuvalt. Vihm, taimestik ja isegi mõõteriistu asukoht suhtes lüüsi suhtes võivad mõjutada signaali kvaliteeti. LoRaWAN lahendab selle kohanduva andmikiiruse (ADR) mehhanismiga. Kui signaali kvaliteet on hea, saab mõõteriist kasutada kõrgemat andmikiirust, edastades andmeid sagedamini ja lühemates ajavahemikes. Kui signaal nõrgeneb, lülitab mõõteriist automaatselt üle madalamale andmikiirusele, mis on stabiilsem ja ulatub kaugemale, tagades andmete edastamise ikka. Selle dünaamilise kohandamisega saab mõõteriist säilitada usaldusväärse ühenduse ka siis, kui tingimused muutuvad, ilma et oleks vaja käsitsi sekkumist. Võrguserver saadab sõnumeid ADR-i kasutavatele mõõteriistudele andmikiiruse optimeerimiseks ja mõõteriistud ise saavad ka ADR-i lubada, et kohandada oma edastusparameetreid vastu võetud signaali tugevuse põhjal. See on täpselt see nutikus, mis teeb kaugnälgamise reaalses maailmas – mitte ainult teoorias – töötavaks.

Võimsus ja ulatus töötavad koos

Pikk ulatus on väärtuslik ainult siis, kui seade suudab seda ajas säilitada. Pika kaugusega andmete edastamiseks peab seade kasutama piisavalt võimsust, et jõuda lüüsi, kuid liialdatud võimsuse kasutamine tühjendaks akut kiiresti. LoRaWAN saavutab tasakaalu, kasutades levilainetuse modulatsioonitehnika, mis võimaldab usaldusväärset sidet väga väikese võimsusega. Tulemuseks on seade, mis suudab edastada andmeid mitme kilomeetri kaugusele, samal ajal kulutades minimaalset energiat. Väljas paigaldatud seadmed saavutavad tavaliselt 10–15 aastat kestva akuelu. See pikk ulatus ja pikk akuelu on kaugloetavate seadmete ärijuhtumite alus. Energiateenusepakkuja saab paigaldada seadme kaugesse asukohta ja olla kindel, et see edastab andmeid usaldusväärselt kogu kümnendi vältel ilma sageli kohale sõitmise kulude ja tööjõukuludeta.

Seade ise on oluline

LoRaWAN-i veemõõturi ulatus ja usaldusväärsus sõltuvad mitte ainult võrgust, vaid ka mõõturi sees olevast riistvarast. Antenni konstruktsioon, raadiokomponentide kvaliteet ja mõõturi üldine ehitus mõjutavad seda, kui hästi see suudab signaale edastada ja vastu võtta. ZPMETER, kes on ultraheli mõõtmistehnoloogias töötanud üle 17 aasta, teab neid nõudeid täpselt. Nende LoRaWAN-iga varustatud mõõturid on valmistatud IP68-klassi korpuses, mis kaitseb elektroonikat veest ja tolmust, ning nende antennikonstruktsioon on optimeeritud signaalide edastamiseks ka keerukates paigutustes, näiteks maapinnal all asuvates kaevudes. Mõõturid pakuvad ka paindlikke sidevõimalusi, sealhulgas M-Bus ja impulsiväljundid olemasolevate süsteemidega integreerimiseks. Kasuliku teenuse pakkujate ja süsteemitegijate jaoks tähendab mõõturi valik tootjalt, kellel on tõendatud kogemus nii mõõtmistehnoloogias kui ka juhtmeta sidetehnoloogias, et LoRaWAN-võrgu kaugsidetegevus realiseerub täielikult. Kui riistvara ja võrk töötavad sujuvalt koos, saavutatakse tulemuseks usaldusväärne ja kuluefektiivne jälgimissüsteem.